FR3092674A1

FR3092674A1 - Ensemble constitue d’un reseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques et d’un reseau de micro-images, procede pour sa fabrication, et document de securite le comportant

Info

Publication number: FR3092674A1
Application number: FR1901224A
Authority: FR
Inventors: Marie Dejean; Jean-Louis De Bougrenet De La Tocnaye; Vincent Nourrit; Julien Gillot; Xavier Borde
Original assignee: Oberthur Fiduciaire SAS
Current assignee: Oberthur Fiduciaire SAS
Priority date: 2019-02-07
Filing date: 2019-02-07
Publication date: 2020-08-14
Also published as: CA3127576A1; US20220105742A1; EP3921696A1; WO2020161205A1

Abstract

La présente invention se rapporte notamment à un ensemble (E) constitué : d’un réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques tels que des microlentilles ; et d’un réseau de micro-images constitué au plus d’autant de micro-images (ML) que de dispositifs micro-optiques, chaque micro-images étant subdivisée en N imagettes disposées de manière à reconstituer, pour un observateur et au travers dudit réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques , N images visibles selon N points de vue différents, c'est à dire N angles de restitution, chacune de ces N images représentant un point de vue de référence ou d’enregistrement d’une même scène en relief constituée d’au moins un objet mobile, caractérisé par le fait que les imagettes constitutives d’un même objet au sein desdites N images sont réparties au sein dudit réseau de micro-images de telle sorte qu'elles apparaissent, suivant l’angle de restitution, à travers différents dispositifs micro-optiques en décrivant la trajectoire de la projection dudit objet sur le plan du réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques par rapport au point de vue de référence. Figure pour l’abrégé : Fig. 18

Description

Ensemble constitué d’un réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques et d’un réseau de micro-images, procédé pour sa fabrication, et document de sécurité le comportant

La présente invention est relative à un ensemble constitué d’un réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques tels que des microlentilles et d’un réseau de micro-images constitué au plus d’autant de micro-images que de dispositifs micro-optiques. Elle se rapporte également à un procédé pour sa fabrication, ainsi qu'à un document de sécurité qui le comporte.

ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION

L'invention décrite ici s’intéresse aux mouvements d’objets observables via un système de visualisation multi-stéréoscopique.

La multi-stéréoscopie a été inventée par G. Lippman en 1908 et développée par le photographe M. Bonnet. Sous chaque microlentille, des paires d’imagettes sont positionnées dans le plan focal. Chaque imagette constitue un élément (partie) d’une image. Grâce à la fonction de sélection d’angles des lentilles, chacune des images est donc vue selon une direction différente. C’est le mouvement de parallaxe de l’observateur qui permet de voir successivement des images différentes.

Ainsi, les dispositifs multi-stéréoscopiques sont donc capables de générer un mouvement d’objet. De plus, la binocularité peut également être exploitée dans de tels dispositifs afin de restituer une scène en relief en faisant intervenir des variations de disparités binoculaires. De nombreux dispositifs multiscopiques ont été décrits, notamment dans les documents de brevets suivants : EP 3042238, EP2399159, US6483644 et EP2841284.

La présente invention a pour but de perfectionner les dispositifs qui y sont décrits et plus particulièrement de proposer un dispositif qui permet d’obtenir des effets visuels encore plus élaborés.

Ce faisant, cela permet non seulement de retenir encore plus l'attention de l'utilisateur/acheteur, mais également de rendre la reproduction non autorisée particulièrement difficile.

Ainsi, un premier aspect de l'invention se rapporte à un ensemble constitué :

d’un réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques tels que des microlentilles ;

et d’un réseau de micro-images constitué au plus d’autant de micro-images que de dispositifs micro-optiques,

chaque micro-images étant subdivisée en N imagettes disposées de manière à reconstituer, pour un observateur et au travers dudit réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques, N images visibles selon N points de vue différents, c'est à dire N angles de restitution, chacune de ces N images représentant un point de vue de référence ou d’enregistrement d’une même scène en relief constituée d’au moins un objet mobile,

caractérisé par le fait que les imagettes constitutives d’un même objet au sein desdites N images sont réparties au sein dudit réseau de micro-images de telle sorte qu'elles apparaissent, suivant l’angle de restitution, à travers différents dispositifs micro-optiques en décrivant la trajectoire de la projection dudit objet sur le plan du réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques par rapport au point de vue de référence,

de telle sorte que, lorsqu’un observateur effectue un mouvement de parallaxe, c’est-à-dire un changement d’angle de restitution, ledit objet apparaisse dans le plan du réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques en vision monoculaire ainsi que dans le volume en vision binoculaire, en se déplaçant, dans les deux cas, de façon non monotone même lorsque le mouvement de parallaxe est à vitesse angulaire constante,

et de telle sorte que, si au moins un deuxième objet est présent dans la scène et que la trajectoire de sa projection sur le plan du réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques par rapport au point de vue de référence possède une vitesse, lors d’un mouvement de parallaxe dudit observateur, non identique à celle associée à la trajectoire de la projection du premier objet, le mouvement relatif dans le volume entre ces deux objets soit nécessairement non monotone.

Selon d'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de cet ensemble :

- lesdits dispositifs micro-optiques sont choisis parmi les lentilles réfractives et les lentilles de Fresnel ;

- ledit réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques est conformé selon un arrangement orthogonal ou hexagonal ;

- une première direction, appelée direction verticale, qui s’étend dans le plan dans lequel est contenu ledit réseau bidimensionnel est la direction selon laquelle est restitué le déplacement dudit au moins un objet mobile, tandis qu’une deuxième direction, appelée direction horizontale, perpendiculaire à ladite première direction et dans le plan dans lequel est contenu ledit réseau bidimensionnel, est la direction selon laquelle est restituée la vision binoculaire ;

- les points de vue de référence ou d’enregistrement sont choisis de telle manière qu’ils présentent soit un pas régulier, soit un pas non régulier de manière à créer une non-uniformité dans le mouvement de parallaxe ;

- ledit point de vue de référence est immobile lorsque la scène est en mouvement, c’est–à-dire qu’il est immobile dans la direction verticale ;

- ledit réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques et ledit réseau de micro-images sont portés par un même support ;

- ledit réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques et ledit réseau de micro-images sont portés par des supports différents ;

- l'image reconstituée par la combinaison des imagettes de chaque subdivision, vue selon au moins un angle d'observation prédéterminé, constitue une information reconnaissable ou présente un effet visuel reconnaissable ; et

- ledit réseau bidimensionnel de micro-images est généré par un dispositif d'affichage tel qu'un écran d'outil numérique, nomade ou non.

Un autre aspect de l'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un ensemble selon l'une ou l'autre des caractéristiques précédentes. Il est remarquable en ce qu’il comprend les étapes qui consistent à :

- réaliser l’enregistrement de ladite scène, notamment à l’aide de moyens informatiques ;

- réaliser l’impression desdites imagettes sur une première face d’un support, de manière à constituer ledit réseau de micro-images ;

- disposer ledit réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques au niveau de la face dudit support qui est opposée à ladite première face ;

ledit support étant transparent et présentant une épaisseur égale à la distance focale desdits dispositifs micro-optiques.

Enfin, un dernier aspect de l'invention se rapporte à un document de sécurité, tel qu'un billet de banque, caractérisé par le fait qu'au moins l'une de ses faces opposées porte au moins un réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques de l'ensemble selon l'une des caractéristiques précédentes.

Selon d'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de de ce document de sécurité :

- ledit réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques s’étend au-dessus d’une impression portée par l’une desdites faces opposées, cette impression constituant le réseau bidimensionnel de micro-images dudit ensemble cité précédemment ;

- ledit réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques s’étend au travers d’une fenêtre qui débouche sur lesdites faces opposées et il comporte une impression constituant le réseau bidimensionnel de micro-images dudit ensemble cité précédemment, cette fenêtre et cette impression étant disposées l’une par rapport à l’autre de manière à pouvoir les superposer au moins momentanément ;

- ladite impression est constituée d’au moins une encre choisie dans le groupe constitué par les encres suivantes : encre visible noire, de couleur, matte, brillante, à effet iridescent, métallique, optiquement variable, invisible mais visible sous rayonnement ultraviolet (fluorescence ou phosphorescence) ou visible sous rayonnement infrarouge ;

- ledit réseau de dispositifs micro-optiques est revêtu d’une couche de vernis transparent, de sorte que sa surface supérieure est plane.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation préférés de l’invention. Cette description est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

est un schéma destiné à illustrer le principe de la multiscopie ;

est un schéma qui illustre le fait que des scènes en relief peuvent être générées par multiscopie ;

est un schéma qui illustre le fait que la multiscopie permet de générer des mouvements dans le volume ;

est une première figure destinée à expliquer comment on enregistre des images d'une scène, conformément à l'invention ;

est une deuxième figure destinée à expliquer comment on enregistre des images d'une scène, conformément à l'invention ;

est une troisième figure destinée à expliquer comment on enregistre des images d'une scène, conformément à l'invention ;

est une première figure destinée à expliquer comment on restitue des images enregistrées auparavant, au travers de microlentilles, conformément à l'invention ;

est une deuxième figure destinée à expliquer comment on restitue des images enregistrées auparavant, au travers de microlentilles, conformément à l'invention ;

est une troisième figure destinée à expliquer comment on restitue des images, enregistrées auparavant, au travers de microlentilles, conformément à l'invention ;

est un schéma illustratif de la projection dans un plan d'un objet dans l'espace ;

est un schéma analogue au précédent, se rapportant à deux objets qui se déplacent;

est un premier schéma illustrant le procédé selon l'invention ;

est un deuxième schéma illustrant le procédé selon l'invention ;

est un troisième schéma illustrant le procédé selon l'invention ;

est un quatrième schéma illustrant le procédé selon l'invention ;

est un cinquième schéma illustrant le procédé selon l'invention ;

est un schéma montrant un billet de banque vu de dessus, et dont l'une des faces porte un ensemble selon la présente invention ;

est une vue très schématique, en coupe, de l'ensemble de la figure précédente ;

est une vue analogue à la figure 18 d'une première variante de réalisation ;

est une vue analogue à la figure 18 d'une deuxième variante de réalisation ;

est une vue analogue à la figure 17, le billet étant pourvu d'une fenêtre transparente qui porte seulement un réseau de lentilles dudit ensemble, cette figure présentant également un téléphone sur l'écran duquel on peut afficher un réseau de micro-images ;

représente un billet qui comporte, dans une première région, une fenêtre transparente qui porte seulement un réseau de lentilles dudit ensemble et, dans une seconde région, une impression d'un réseau de micro-images.

Dans l'ensemble de la description qui suit, y compris dans les dessins, des références identiques utilisées en référence à des figures différentes désignent des éléments identiques ou similaires.

Dans l’ensemble de la présente demande, on entend par l’expression « objet mobile », la représentation d’au moins une entité quelconque, tel qu'un objet, une personne, un symbole, etc.

1/ La multiscopie peut générer des mouvements d’objets

En se concentrant dans un premier temps, sur le cas d'une vision monoculaire, l’observateur change son point de vue par rapport au dispositif grâce au mouvement de parallaxe. Il voit donc une succession d’images et donc une possibilité de reconstruire un mouvement.

La Figure 1 représente une telle situation. Lors du mouvement de parallaxe, pour l'œil EO d'un observateur, un objet 10 porté par un dispositif multiscopique 1 et matérialisé ici par une croix à l'intérieur d'un carré, apparaît, dans chaque image, à une position différente, ce qui crée une sensation visuelle de mouvement. Sur cette figure, la double flèche "a "représente le mouvement, supposé monotone (c'est à dire à vitesse constante) du dispositif 1 par rapport à l'observateur, tandis que la double flèche "b " illustre le mouvement de l'objet 10 au sein du dispositif 1.

2/ La multiscopie peut générer des scènes en relief

Dans le monde réel, l’observateur regarde le dispositif avec ses deux yeux.

Donc, en considérant désormais le cas binoculaire, les deux yeux OG et OD d’un observateur étant distants de la distance interoculaire IPD, leurs points de vue sont différents et donc, ils perçoivent chacun une image différente. Le cerveau fusionne ces deux images, créant ainsi la sensation de profondeur.

Ainsi, à la figure 2, six lentilles ML sont représentées avec, pour chacune, une paire d'imagettes MI placées au-dessous. L’œil gauche OG voit toutes les imagettes de droite et l’œil droit OD voit toutes celles de gauche. L’image finale vue par l’observateur est formée de trois points A, B et C. Ces points sont vus dans des plans de relief PR1, PR2 et PR3 différents car les imagettes MI qui les composent ont des espacements différents.

Il est clair que la direction reliant les deux yeux (et appelée ici direction horizontale) permet une disparité binoculaire plus importante que la direction verticale. C’est cette direction horizontale qui est donc privilégiée, conformément à la présente invention, pour créer le relief. Ainsi, le changement d’image lors du mouvement de parallaxe horizontal fera apparaitre un mouvement de parallaxe de la scène en relief.

3/ La multiscopie peut générer des mouvements dans le volume

Il est intéressant d’utiliser les deux résultats précédents afin de créer un mouvement dans le volume. On combine pour cela l’effet dû à la binocularité ainsi que celui dû au mouvement de parallaxe vertical.

La Figure 3 illustre le mouvement de l’objet A perçu dans le relief résultant du mouvement de parallaxe de l’observateur.

Sur cette figure, les flèches "c" représentent le mouvement de parallaxe des yeux droit et gauche OD et OG.

Du fait du mouvement de parallaxe et de la binocularité, l'objet A semble s'éloigner de l'observateur, ce qui est symbolisé par la flèche MO.

Etant donné que la direction horizontale convient davantage à la création de relief, on consacre, de préférence, la direction verticale (et donc le mouvement de parallaxe verticale de l’observateur) aux trajectoires d’objets.

Afin de connaître les caractéristiques du mouvement d’un objet dans le volume et de pouvoir le décrire de façon non-monotone à partir d’un système multi-stéréoscopique, il convient d’établir le lien entre l’objet dans l’espace et sa projection dans le plan du dispositif.

C’est ce qui est détaillé ci-après.

4/ Lien entre objet dans l’espace et sa projection dans le plan du dispositif multiscopique

Pour simplifier les équations mises en œuvre, on approxime l’objet à un point. La reproduction d’un mouvement dans l’espace avec des microlentilles est possible en plaçant les projections de l’objet sur le plan des microlentilles. On considère donc un point de l’espace dont la trajectoire est décrite par les équations suivantes :

EQ1 :

La vitesse de l’objet peut être déduite :

EQ2 :

ainsi que son accélération :

EQ3 :

4.1/ Enregistrement dans un plan

On introduit également un point de vue virtuel (c'est à dire un point de vue de référence servant à créer les images) et se déplaçant selon les équations:

EQ4:

et permettant d’obtenir une projection de l’objet sur le plan du dispositif pour chaque instantt:

EQ5:

C’est l’étape d’enregistrement des images. Les figures 4 à 6 se rapportent respectivement à trois exemples d’enregistrements d’images.

Dans le premier exemple de la figure 4, l’objet A se déplace dans l’espace selon un mouvement MO tandis que le point de vue de référence (caméra CP1 immobile en position 1). Les projections des images sur un plan d'enregistrement PE ont respectivement les coordonnées (x_p11, y_p) et (x_p12, y_p).

Dans le deuxième exemple de la figure 5, c’est l’inverse. En effet, l’objet A est immobile alors que le point de vue de référence se déplace (caméra passant d'une position CP1 à CP2). Les projections des images sur le plan d'enregistrement PE ont respectivement les coordonnées (xp21, yp) et (xp11, yp).

Enfin, la situation de la figure 6 est une généralisation des exemples précédents dans laquelle l'objet et le point de vue de référence bougent simultanément. Bien entendu, ces exemples sont des cas particuliers où y_pest constant.

4.2/ Restitution du mouvement

Une fois enregistrées, les images sont découpées en imagettes qui sont entrelacées et placées sous des microlentilles.

Par le terme "entrelacées", on entend dans l'ensemble de la présente demande que les imagettes placées sous une même lentille sont des parties d’images d’une même scène, mais résultant de points de vue différents.

Toutes les imagettes d’une même image occuperont une place bien précise sous les microlentilles de sorte à ce qu’elles soient toutes vues par l’observateur pour l’angle de vue souhaité (appelé aussi angle de vue de restitution).

Ce point de vue de restitution n’est pas nécessairement lié au point de vue de référence puisqu’il dépend de la position des imagettes sous les lentilles. Autrement dit, le point de vue de référence est uniquement utilisé pour la construction des images.

Les figures 7 à 9 représentent une possibilité de restitution des images enregistrées précédemment, c'est à dire qui correspondent respectivement aux situations de figures 4 à 6 discutées plus haut.

Dans ces figures, les références PDV assorties d'un chiffre désignent des points de vue différents et successifs, tandis que les références MI1 à MI4 désignent les imagettes correspondantes, intégrées au réseau de micro-lentilles ML.

Dans ce qui suit, on ne considèrera que le cas continu, ce qui signifie qu'on considère que les trajectoires de l’objet dans l’espace et de sa projection dans le plan sont continues (le pavage, c’est à dire l’agencement des lentilles les unes par rapport aux autres, ainsi que leur forme, leur taille et le nombre limité d’imagettes à placer sous chaque lentille ne sont pas pris en compte).

4.3 /Lien entre objet et sa projection

Dans les conditions précitées (c'est à dire objet ponctuel et cas continu), on peut alors exprimer les équations de mouvement de la projection d’un objet en fonction des équations de son mouvement dans l’espace et du mouvement du point de vue de référence.

Ces équations s’obtiennent géométriquement comme le montre la Figure 10 où PDV_tcorrespond à la position du point de vue à l'instant t, tandis que A_tcorrespond à la position du point A à l'instant t.

EQ6 :

Equations dans lesquelles :

- x_p(t)et y_p(t) désignent respectivement l'expression du mouvement de la projection de l'objet A selon les axes x et y ;

- X(t), Y(t) et Z(t) sont les coordonnées du point de vue PDV au temps t ;

- x(t), y(t) et z(t) sont les coordonnées du point A au temps t.

La vitesse et l'accélération dans le plan de projection PP se déduisent facilement par dérivation.

On a vu précédemment que le mouvement apparaissait pour un mouvement de parallaxe verticale (la tête se déplace de haut en bas et réciproquement).

Cependant, le mouvement apparent de l’objet A pourrait être perturbé par le mouvement du point de vue de référence et créer une ambiguïté. Afin d’éviter toute confusion, on suppose alors que le point de vue de référence est immobile lorsque l’objet est en mouvement. A l’inverse, pour l’effet de mouvement de parallaxe, on suppose que l’objet est immobile tandis que le point de vue de référence se déplace. C’est pourquoi, dans ce qui suit, on considère que les expressions des projections sont uniquement fonctions (uetu’) des coordonnées de l’objet dans l’espace :

EQ7:

5/ Conditions pour des mouvements non monotones :

Plus précisément, on cherche à créer des mouvements non-monotones dans le plan qui traduisent aussi des mouvements non-monotones dans l’espace.

5.1/ Pour un seul objet

Dans le cas où il n’y a qu’un seul objet en mouvement, on souhaite donc que la norme du vecteur vitesse de la projection v_psoit non constante (condition c1) et que la norme du vecteur vitesse dans l’espace soit également non constante (condition c2). Ces conditions peuvent s’écrire comme suit.

Il existe au moins un instantttel que :

EQ8 :

c'est à dire

EQ9:

La norme de la vitesse de projection est forcément non-nulle (v_p≠ 0), sinon il n’y aurait pas de mouvement. Par conséquent, la condition c1 s’écrit:

EQ10:

De même, en considérant la norme de la vitesse dans l’espace, on doit avoir :

EQ11:

Et donc, la deuxième condition c2 s’écrit :

EQ12:

Les deux conditions peuvent être couplées puisquex _p ety _p sont le résultat de la projection des points de coordonnées (x,y,z).

Premièrement, si on a uniquement accès au mouvement de l’objet dans l’espace et que l’on souhaite que ce mouvement satisfasse les conditions exposées plus haut, il faut que ces composantes vérifient le système d’équations suivant :

EQ13 :

Deuxièmement, si on a uniquement accès au mouvement dans le plan de projection, les composantes de la projection doivent vérifier le système :

EQ14 :

avecwetw’deux fonctions telles que :

EQ15 :

Notons qu’une projection est une fonction surjective. C'est pourquoi on a quand même besoin de choisir une fonctionz(t)(position longitudinale de l’objet dans l’espace) pour pouvoir coder le mouvement souhaité directement dans le plan.

5.2/ Pour au moins deux objets

De plus, afin de rendre plus perceptible le mouvement non-monotone, on peut considérer un deuxième objet (ou plus) satisfaisant les conditions suivantes.

Les vitesses de projection des deux objets doivent être différentes (condition c3) et leurs vitesses dans l’espace doivent également être différentes (condition c4). Ces conditions se traduisent de la manière suivante:

Il existe au moins un instantttel que c3 :

EQ16 :

et c4 :

EQ17 :

Les deux dernières conditions peuvent être couplées. Soit en considérant le mouvement dans l’espace :

EQ18 :

ou, en considérant le mouvement de la projection :

EQ19 :

5.3/ Illustrations

On peut maintenant illustrer quelques cas dans lesquels les deux conditions sont vérifiées ou bien seulement une d'entre elles. En effet, le fait que la condition c1 (respectivement c3) soit remplie n’implique pas nécessairement que la condition c2 (respectivement c4) le soit, étant donné qu’une projection est surjective.

Considérons l’exemple suivant : deux points distincts de l’espace (z_A≠ z_B) ayant la même vitesse :

EQ20 :

et supposons un point de vue de référence statique pour les raisons mentionnées précédemment.

Leurs projections ont cependant des vitesses différentes :

EQ21 :

et

Les normes de leurs vitesses sont forcément différentes puisque (z_A≠ z_B). Ainsi, la condition c3 seulement est vérifiée. Ce résultat peut aussi se déduire géométriquement.

Ainsi, en considérant la figure 11, A et B sont deux objets de l’espace et leurs trajectoires parcourent la même distancel ₁ . Et donc, pour un intervalle de temps Δt, la norme de chacune de leurs vitesses est égale àl ₁ /Δt. Cependant, leurs trajectoires dans le plan du dispositif D (relativement à un point de vue de référence PDV) parcourent des distances différentes :l ₂ >l ₃ .

Par conséquent, leurs vitesses de projections sont aussi différentes :l ₂ /Δt>l ₃ / Δt.

Il est maintenant aisé d’illustrer le cas où les deux conditions sont vérifiées avec un exemple similaire. Considérons par exemple que le point B se déplace selon une distancel' ₁ <l ₁ pendant le même intervalle de temps Δt. Par conséquent,ẋ _A (t)≠ ẋ _B (t)(la condition c4 est donc vérifiée). Ensuite, la projection de B se déplace selon une distancel' ₃ <l ₃ <l ₂ . Et doncẋ _pA (t)≠ ẋ _pB (t)(la condition c3 est donc vérifiée).

Dans ces conditions, les systèmes d’équations précédentes régissent les conditions de tout déplacement non uniforme d’objets dans un volume au moyen d’une analyse de leurs projections dans le plan de formation des images vues par l’observateur à travers un système de type multi-stéréoscopique combinant une matrice d’imagettes et un réseau bidimensionnel de microlentilles.

Il se différentie de la stéréoscopie classique par le fait qu’il fait appel à un codage suivant les deux directions (X et Y) et que l’enchaînement des images est de nature à générer, quel que soit le mouvement de l’observateur, des objets ayant des déplacements relatifs non-uniformes, incluant au moins, pour l’un d’entre eux une composante d’accélération non nulle.

En conséquence, on a donc affaire ici à un système multi-stéréoscopique constitué de l’association d’une matrice d’imagettes combinée à un réseau bidimensionnel de microlentilles (a priori et préférentiellement périodique, de périodep) offrant à un observateur la perception de la trajectoire (échantillonnée, compte tenu du pas du réseau et du nombre limité d’imagettes sous chaque microlentille) d’objets se déplaçant dans le volume visible (X,Y,Z), avec une vitesse non strictement monotone. Les éléments de ces trajectoires sont décrits par les projections dudit mouvement dans un plan assimilable à celui du plan du réseau de microlentilles (le plan focal où sont placées les imagettes et le plan des microlentilles peuvent être considérés comme confondus étant donné que la distance d’observation est très grande par rapport à la distance focale) par un jeu d’équations variationnelles explicitant les conditions de formation des dites trajectoires. Si l’on assimile un objet à un point de l’espace, sa projection est décrite par les équations EQ6 et doit vérifier les équations EQ14. Sa trajectoire dans l’espace

doit, quant à elle, vérifier les équations EQ13.

Dans la pratique, on généralisera ces conditions à des objets volumineux et à des trajectoires discontinues.

Dans ce qui précède, pour que les différentiels de vitesses sur les trajectoires enregistrées soient correctement traduis lors de la restitution, il faudrait que le mouvement de parallaxe soit uniforme. Cependant, dans la pratique, le mouvement de parallaxe n’est pas nécessairement uniforme. Dans l’exemple d’un unique objet qui subit une accélération, il pourrait donc exister un mouvement de parallaxe pour lequel l’accélération de l’objet s’annule. Mais avec deux objets au moins ayant des vitesses différentes, on aura la garantie, dans tous les cas (quel que soit le mouvement de parallaxe), que les mouvements finalement observés ne seront pas uniformes.

6/Exemple de réalisation d'un ensemble selon l'invention

Cet exemple sera plus particulièrement décrit en relation avec les figures 12 à 16.

Comme illustré à la figure 12, on prend comme hypothèse de départ que l'on a affaire à deux objets, à savoir un objet A qui est la représentation en deux dimensions d'une étoile, et un objet B qui est la représentation en deux dimensions d'un quartier de lune.

On considère que les centres de ces deux objets (symbolisés par les point A et B) suivent des trajectoires dans l’espace qui vérifient les équations EQ18 précitées. Ces trajectoires sont symbolisées par les flèches en traits interrompus fins.

On sélectionne ici trois instants de la scène en mouvement, à savoir t1, t2, et t3.

On considère uniquement deux points de vue de référence (Pvr1 et Pvr2) qui vont permettre de capturer les images.

Pour chaque instant t1, t2 et t3, les deux points de vue de références Pvr1 et Pvr2 enregistrent chacun une image. Ces images correspondent aux projections, sur le plan d’enregistrement PE, des objets qui se déplacent dans l’espace selon les trajectoires précitées, les deux dernières positions des objets dans l’espace étant visibles sur la figure en traits interrompus.

Sur la figure et pour plus de clarté, on a représenté uniquement les projections des centres des objets (Ap1, Ap2, Bp1, Bp2) et uniquement à l’instant t1. En réalité c’est l’ensemble des points des objets qui sont projetés sur le plan à chaque instant.

A cette fin, on peut faire usage d’un logiciel tel que celui connu sous la marque « BLENDER » (voir la copie d’écran de la figure 13) avec lequel on peut « enregistrer » des images. On peut aussi créer des objets, simuler leurs trajectoires dans l’espace et positionner des caméras qui vont enregistrer la scène aux différents instants.

Au total, cela fait donc six (3x2) images enregistrées, comme le montre la figure 14. Dans cette figure, la référence I(1,1) désigne l'image selon le point de vue Pvr1 enregistrée au temps t1, et ainsi de suite.

En considérant par exemple que l'on souhaite faire usage d'un réseau de microlentilles ML formé de 60 lentilles, organisées selon cinq lignes L1 à L5 et douze colonnes C1 à C12 (voir la figure 15), les images enregistrées sont assignées aux lentilles concernées. Chaque image assignée c’est-à-dire adressée à une lentille particulière est ensuite convertie en une série d’imagettes, et ces imagettes sont entrelacées, ce qui signifie que les imagettes assignées à une même lentille sont placées les unes à côté des autres, toujours selon la même construction.

Ainsi, en considérant la figure 15 et en supposant que l'on s'intéresse à la lentille ML(L2 ; C8) qui appartient à la ligne L2 et à la colonne C8 du réseau de lentilles, les six images enregistrées sont différentes pour les temps t1, t2 et t3, ainsi que pour les points de vue Pvr1 et Pvr2.

En considérant désormais le maillage de la figure 16 et en reprenant la même lentille, on constate que six imagettes correspondant aux six images précitées sont disposées à l'emplacement de cette lentille, selon des emplacements relatifs correspondant aux temps t1 à t3, ainsi qu'aux deux points de vue.

On procède ensuite à l'impression des images et à la fabrication des lentilles

En considérant un support d’épaisseur 36 µm (film transparent dont l’épaisseur est égale à la distance focale des lentilles) et un dispositif micro optique de type lentilles de Fresnel d’épaisseur entre 1 et 4 µm, les imagettes sont alors de l’ordre de 3 à 6 µm. Si l’épaisseur du support diminue par exemple jusqu’à 12 µm, on obtient alors des imagettes de l’ordre de 1 à 2 µm.

La résolution visée pour l’impression des images serait donc de l’ordre de 25400 DPI (« Dots per Inch » ou points par pouce). Or, les méthodes d’impression standard de type flexographie, héliogravure et offset peuvent atteindre au maximum une résolution de l’ordre de 1270 DPI soit un trait de 20 µm de largeur.

On vise donc ici la « micro impression » et pour la mettre en œuvre, on peut envisager les solutions suivantes, pour la réalisation d’un « master » contenant l’image :

Cette étape consiste à mettre en œuvre l'origination d'une résine photosensible par gravure tridimensionnelle de celle-ci, en vue d'obtenir une gravure caractéristique de l'image.

L’origination peut donc être mise en œuvre notamment par les techniques suivantes :

a) la photolithogravure ou lithogravure optique par projection :

Il s'agit ici d'exposer une résine photosensible à des photons à travers un masque. Dans les zones exposées, les photons modifient la solubilité de la résine. Si la résine est positive, la zone exposée est retirée lors du développement alors que, si elle est négative, la zone exposée est conservée lors de ce développement ;

b) la photolithogravure à niveaux de gris :

Dans ce cas particulier, le masque est à niveaux de gris, donc les densités de pixels opaques sur un fond transparent, les parties plus ou moins exposées permettant de gérer des hauteurs de marches différentes ;

c) la lithographie laser

Cette technique est intéressante puisque l'on ne fait pas usage de masque. Des lasers, tels que les lasers UV, nanoseconde pulsé, excimère ("excimer"), NdYAG, picoseconde ou femtoseconde, sont utilisés en utilisation directe sur la résine. La résolution est de l'ordre de 0.8 µm.

d) la lithographie électronique ou lithographie à faisceau d'électrons ("e-beam") :

Il s'agit d'une technique sans masque dans laquelle les motifs sont créés par balayage direct d'un faisceau d'électrons (10 à 100 électronvolts) dans le film de résine. La résolution est égale au diamètre du faisceau d'électrons, ce qui représente quelques nanomètres. La profondeur de gravure est donnée par la pénétration des électrons, laquelle est de 100 nm.

Le point commun de ces technologies est de permettre d'obtenir des gravures hautement résolues (de quelques nanomètres à 0.8 µm).

Une fois cet élément unitaire (« master ») de l’image créé, une étape de recombinaison est nécessaire afin d’obtenir une « forme imprimante multipose ». Cette étape consiste à répliquer (par embossage thermique ou assisté aux UV) l’élément unitaire sur une plaque de plus grand format comportant le nombre d’images souhaité.

On vient ensuite remplir les cavités de la « forme imprimante » puis on élimine le surplus d’encre. On plaque ensuite cette forme sur le substrat et l’on sèche simultanément par exemple avec un système de sécheurs UV. Ceci permet de figer l’encre en même temps qu’elle se transfert sur le substrat et de conserver ainsi la définition de l’image.

On peut également déplacer le sécheur après le transfert pour une facilité d’intégration mécanique du système. Celui-ci devra être suffisamment proche pour éviter la perte de résolution du dispositif.

On peut également positionner un sécheur avant le transfert afin d’augmenter la viscosité de l’encre et éviter son écoulement avant transfert sur le substrat.

Cette technique de transfert peut ainsi être appliquée pour une ou plusieurs couleurs constitutives des micro-images.

L’image finale est ensuite placée sous les lentilles (à la distance focale).

Et l'on procède enfin à l'apposition de l'ensemble selon l'invention sur un support tel qu'un billet de banque.

Avantageusement, l'ensemble E de la présente invention est porté par un document de sécurité tel qu'un billet de banque.

Un tel billet 3 a été représenté très schématiquement à la figure 17. Sur l'une 30 de ses faces opposées, il porte ledit ensemble E.

Comme le montre plus spécifiquement le mode de réalisation de la figure 18, l’ensemble E est constitué ici d’un réseau 2 de lentilles et d’un réseau de micro-images 4 portés par la face 30 du billet.

L’ensemble E peut être réalisé dans ce cas en deux étapes, non nécessairement consécutives, directement sur le substrat du billet 3.

L’ensemble E peut être également un élément rapporté devenu solidaire du billet 3 après une étape d’application (par exemple sous la forme d'un film de transfert à chaud ou à froid, un film laminé à chaud ou à froid, etc.) ou d’intégration, comme illustré à la figure 19 qui montre en coupe un fil de sécurité portant l’ensemble E, fil inséré dans la masse du substrat mais avec fenêtres (en anglais « windows ») permettant de l’observer à nu en surface en certains endroits depuis au moins l’une de ces faces.

Enfin, l’ensemble E peut être traversant dans le substrat (comme montré à la figure 20) constituant le billet 3 (si celui-ci est constitué par exemple d'un polymère transparent opacifié à certains endroits, excepté en regard du réseau 2).

En ce qui concerne le réseau de micro-images 4, il est constitué alors du résultat reconnaissable de toute technique permettant de constituer sous forme d'images des formes, des motifs, des informations, par exemple et sans que ceci soit limitatif par impression, métallisation/démétallisation, gravure laser ou par structuration directe d’une matière pour créer des couleurs dites « structurelles ».

Pour ne retenir que la technique d'impression, cette dernière est réalisée selon tout procédé connu permettant d’appliquer au moins une encre choisie dans le groupe constitué par les encres suivantes : encre visible noire, de couleur, matte, brillante, à effet iridescent, métallique, optiquement variable, invisible mais visible sous rayonnement ultraviolet (fluorescence ou phosphorescence) ou visible sous rayonnement infrarouge.

Par ailleurs, le réseau de lentilles 2 s'étend au-dessus de l'impression, soit à demeure soit momentanément.

Ce réseau de lentilles peut par exemple être gravé dans une première étape dans une résine photosensible telle que la résine S1813 (fournisseur Shipley) par photolithographie.

On peut procéder comme suit pour son origination.

Une couche de résine est déposée sur un substrat en verre. La plaque résinée est ensuite exposée à un faisceau laser dans l'UV, qui est modulé par un masque correspondant au masque de phase à graver. Après développement, les zones du masque qui ont été insolées sont retirées (dans le cas d'une résine "positive", sinon ce sont les parties non insolées qui sont retirées). C'est ainsi que la plaque est gravée en relief, la profondeur de gravure maximale augmentant avec le temps d'insolation.

Il s’en suit, à partir de cette origination, un processus de réplication pour obtenir les outils puis le produit fini en résultant, c’est-à-dire le réseau de lentilles 2, soit directement sur le billet 3, soit sous une forme intégrable à ce dernier (pièce rapportée solidaire après application ou intégration) ou encore sous la forme qui exploite la transparence du substrat constitutif (cas du billet en substrat polymérique évoqué plus haut).

Enfin, il existe également une variante dans laquelle ce réseau de lentilles 2 est amovible et non solidaire du billet 3 et, dans ce cas seul le réseau 4 est porté à demeure par le billet.

Préférentiellement, la face supérieure non plane du réseau de lentilles est revêtue d'un vernis transparent, de manière à la rendre plane et d'éviter toute tentative frauduleuse de reproduction par prise d’empreinte directe.

Une fois fabriqué, le réseau est appliqué sur l'impression mise en œuvre précédemment.

Dans le mode de réalisation de la figure 21, le billet 3 comporte une fenêtre 5. Cette fenêtre est solidaire du reste du billet dans le cas d’un substrat transparent (par exemple billet à base de polypropylène bi-orienté). Quand le substrat est opaque, (par exemple billet à base de fibres de coton) cette fenêtre est constituée d’une ouverture obturée par un matériau polymère transparent, ce dernier accueillant le réseau de lentilles 2.

Quant au réseau de micro images, il peut être affiché sur l'écran 50 d'un téléphone 5 de type "smartphone" ou sur l'écran à affichage digital d'un outil numérique, nomade ou non.

Ainsi, en mettant en regard la fenêtre et le réseau affiché sur l'écran, on peut procéder à la vérification de l'authenticité du billet, selon que l'on révèle ou non une information reconnaissable, ou on met en exergue un effet visuel reconnaissable.

Dans le mode de réalisation de la figure 22, les réseaux 2 et 4 sont disposés en deux régions différentes du billet 3, de sorte qu'en repliant ce billet comme montré par la flèche f1, on peut superposer les deux réseaux pour révéler une information ou un effet visuel, reconnaissable.

Dans un mode de réalisation non représenté, on pourrait avoir affaire à un billet tel que celui de la figure 21, dans lequel la fenêtre porte, en plus du réseau de lentilles, seulement une partie (par exemple la moitié) du réseau de micro-images, tandis que la partie complémentaire est affichée sur l’écran d’un téléphone ou autre.

Enfin dans un ultime mode de réalisation non représenté, on pourrait avoir un billet 3 qui porte uniquement le réseau de micro-images 4 et le réseau de lentilles 2 serait construit sur un support amovible et rapporté momentanément uniquement pour les besoins d’une authentification.

Claims

Ensemble (E) constitué :
d’un réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques (ML) tels que des microlentilles ;
et d’un réseau de micro-images (MI) constitué au plus d’autant de micro-images (ML) que de dispositifs micro-optiques (ML),
chaque micro-images (MI) étant subdivisée en N imagettes disposées de manière à reconstituer, pour un observateur et au travers dudit réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques (ML), N images visibles selon N points de vue différents, c'est à dire N angles de restitution, chacune de ces N images représentant un point de vue de référence ou d’enregistrement d’une même scène en relief constituée d’au moins un objet mobile (10 ; A ; B),
caractérisé par le fait que les imagettes constitutives d’un même objet (10 ; A ; B) au sein desdites N images sont réparties au sein dudit réseau de micro-images (MI) de telle sorte qu'elles apparaissent, suivant l’angle de restitution, à travers différents dispositifs micro-optiques (ML) en décrivant la trajectoire de la projection dudit objet sur le plan du réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques (ML) par rapport au point de vue de référence,
de telle sorte que, lorsqu’un observateur effectue un mouvement de parallaxe, c’est-à-dire un changement d’angle de restitution, ledit objet (10 ; A ; B) apparaisse dans le plan du réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques (ML) en vision monoculaire ainsi que dans le volume en vision binoculaire, en se déplaçant, dans les deux cas, de façon non monotone même lorsque le mouvement de parallaxe est à vitesse angulaire constante,
et de telle sorte que, si au moins un deuxième objet (10 ; A ; B) est présent dans la scène et que la trajectoire de sa projection sur le plan du réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques (ML) par rapport au point de vue de référence possède une vitesse, lors d’un mouvement de parallaxe dudit observateur, non identique à celle associée à la trajectoire de la projection du premier objet (10 ; A ; B), le mouvement relatif dans le volume entre ces deux objets (10 ; A ; B) soit nécessairement non monotone.
Ensemble (E) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits dispositifs micro-optiques (ML) sont choisis parmi les lentilles réfractives et les lentilles de Fresnel.
Ensemble (E) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ledit réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques (ML) est conformé selon un arrangement orthogonal ou hexagonal.
Ensemble (E) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu’une première direction, appelée direction verticale, qui s’étend dans le plan dans lequel est contenu ledit réseau bidimensionnel est la direction selon laquelle est restitué le déplacement dudit au moins un objet mobile(10 ; A ; B), tandis qu’une deuxième direction, appelée direction horizontale, perpendiculaire à ladite première direction et dans le plan dans lequel est contenu ledit réseau bidimensionnel, est la direction selon laquelle est restituée la vision binoculaire.
Ensemble (E) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les points de vue de référence ou d’enregistrement sont choisis de telle manière qu’ils présentent soit un pas régulier, soit un pas non régulier de manière à créer une non-uniformité dans le mouvement de parallaxe.
Ensemble (E) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit point de vue de référence est immobile lorsque la scène est en mouvement, c’est–à-dire qu’il est immobile dans la direction verticale.
Ensemble (E) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques (ML) et ledit réseau de micro-images sont portés par un même support.
Ensemble (E) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que ledit réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques et ledit réseau de micro-images (MI) sont portés par des supports différents.
Ensemble (E) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'image reconstituée par la combinaison des imagettes de chaque subdivision, vue selon au moins un angle d'observation prédéterminé, constitue une information reconnaissable ou présente un effet visuel reconnaissable.
Ensemble (E) selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit réseau bidimensionnel de micro-images (MI) est généré par un dispositif d'affichage tel qu'un écran (50) d'outil numérique (5), nomade ou non.
Procédé de fabrication d'un ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu’il comprend les étapes qui consistent à :
réaliser l’enregistrement de ladite scène, notamment à l’aide de moyens informatiques ;
réaliser l’impression desdites imagettes sur une première face d’un support, de manière à constituer ledit réseau de micro-images (MI) ;
disposer ledit réseau bidimensionnel de dispositifs micro-optiques (ML) au niveau de la face dudit support qui est opposée à ladite première face ;
ledit support étant transparent et présentant une épaisseur égale à la distance focale desdits dispositifs micro-optiques (ML).
Document de sécurité, tel qu'un billet de banque (3), caractérisé par le fait qu'au moins l'une (30) de ses faces opposées porte au moins un réseau bidimensionnel (2) de dispositifs micro-optiques (ML) de l'ensemble selon l'une des revendications 1 à 10.
Document selon la revendication 12, caractérisé par le fait que ledit réseau bidimensionnel (2) de dispositifs micro-optiques (ML) s'étend au-dessus d'une impression portée par l'une desdites faces opposées, cette impression constituant le réseau bidimensionnel (4) de micro-images (MI) dudit ensemble (E) selon l'une des revendications 1 à 9.
Document selon la revendication 12, caractérisé par le fait que ledit réseau bidimensionnel (2) de dispositifs micro-optiques (ML) s'étend au travers d'une fenêtre (5) qui débouche sur lesdites faces opposées et qu'il comporte une impression constituant le réseau bidimensionnel (4) de micro-images (MI) dudit ensemble (E) selon l’une des revendications 1 à 9, cette fenêtre (5) et cette impression étant disposées l'une par rapport à l'autre de manière à pouvoir les superposer au moins momentanément.
Document selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que ladite impression est constituée d'au moins une encre choisie dans le groupe constitué par les encres suivantes : encre visible noire, de couleur, matte, brillante, à effet iridescent, métallique, optiquement variable, invisible mais visible sous rayonnement ultraviolet (fluorescence ou phosphorescence) ou visible sous rayonnement infrarouge.
Document selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé par le fait que ledit réseau de dispositifs micro-optiques (ML) est revêtu d'une couche de vernis transparent, de sorte que sa surface supérieure est plane.